【研究】水喷射式真空发生器能代替真空泵吗？
于雷（江苏腾旋科技股份有限公司，江苏无锡214112）
为了节约蒸汽和控制合理的干燥曲线，纸机蒸汽冷凝水系统一般需配备真空系统才能低温段烘缸的压力维持在-50～0kPa范围。本文介绍水喷射式真空发生器的结构和特点，以及替换传统真空泵后的使用效果，以供造纸同行借鉴。
1水环式真空泵产生汽蚀的原因分析
很多造纸厂在运行蒸汽冷凝水两到三年后会发现水环式真空泵的真空度达不到所需要求，造成真空度不够的原因很多，但在蒸汽系统内，主要原因是由于汽蚀造成。主要原因如下：蒸汽系统在操作过程中，特别是断纸过程中，会有大量的蒸汽通过排空阀进入表面冷凝器，由于表面冷凝器内部结垢或者冷却水温度过高，会导致冷却不及时，进而造成部分蒸汽直接进入真空泵，对真空泵叶轮造成冲击进而腐蚀叶轮。
同时真空泵在运转中，由于真空度越高沸点越低，若叶轮叶片进口处，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。同时，液体以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击叶轮表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将器壁击穿。在真空泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是汽蚀过程。损坏的严重程度可达到无法修补的程度，而被迫更换。
2水喷射式真空发生器的结构和原理
水喷射式真空发生器主要核心部件为喷射管，喷射管由喷嘴，吸入室，混合室，扩散管组成，其内部运动过程分为射流紧密段、射流破碎段和气液乳状混合液三段，如图所示。
其原理为：通过清水泵将水箱中的清水抽出，通过叶轮的高速旋转，将清水送入喷射管中，在喷射管的喷嘴中产生亚音速流动，锥形喷嘴的锥角一般在12°～25°之间，在喷嘴的周围即吸入室产生真空，吸取空气以及不凝结气体，高速的工作流体和被抽引流体共同进入混合室进行混合，混合室圆柱段（喉管）的直径和长度是水喷射管性能的决定因素之一，经过混合室后进入扩散管，流体经过由小到大的圆锥管，流体速度降低，压力升高。流体流经喷射管后又返回到水箱中，反复循环使用。真空发生器水箱上装有温度变送器，和水箱上清水管道上的控制阀进行连锁，一般推荐控制水箱的温度设定值为30℃，温度高于设定值，阀门自动打开补水，稳定了水箱内温度，进而稳定了真空度，多余的水通过溢流管道排出，此溢流管可接入网部喷淋水槽，清水循环使用。
在正常情况下，水喷射式真空发生器最高真空度可达-75kPa，只要控制好水箱温度，真空度即可保持恒定，同时在抽取蒸汽冷凝水系统的不凝结气体的同时，对于部分蒸汽也可起到抽吸冷凝的作用，无汽蚀现象发生，运行稳定，同时，电机功率也小于传统水环式真空泵。
3替代传统水环真空泵后系统重要参数对比
纸厂由于汽蚀原因导致真空下降同时真空度不稳定，干燥部低温段传动负荷大，排水不畅，经过使用水喷射式真空发生器替代传统水环真空泵的改造后，改造前后重要参数对比如表1。
改改造前后重要参数对比造前水环真空泵参数
改造后水喷射式真空发生器参数
真空度（kPa）
真空度提高了-50kPa
第一组烘缸运行压力（kPa）
第一组烘缸运行压力下降了40kPa
第一组烘缸传动负荷（%）
第一组烘缸传动负荷下降了25%
电机功率（kW）
电机功率下降7kW
综合上述的水喷射式真空发生器的改造，目前真空稳定，杜绝了汽蚀现象，设备维修率降低，低温段全部操作在负压状态下，减少了掉毛掉粉以及粘缸现象，降低了传动负荷，增大了烘缸排水能力，为企业提高了生产能力并节约了生产成本，同时也为针对低温段干燥部运行问题的改造项目积累了丰富经验。
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真空泵的真空度是怎么计算
常用的真空度单位有Pa、Kpa、Mpa、大气压、公斤(Kgf/cm2)、mmHg、mbar、bar、PSI等。在选型前，我们必须弄清楚关于真空泵的几个基础概念。真空度：处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用真空度表示。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，从表上表示出来的数值又称为表压强，业界也称为极限相对压强，即： 真空度=大气压强-绝对压强(大气压强一般取101325Pa，水环式真空泵极限绝对压强3300Pa；旋片式真空泵极限绝对压强约10Pa)极限相对压强：相对压强即所测内部压强比&大气压&低多少压强。表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值。由于容器内部空气被抽，因此，内部的压强始终低于容器外部压强。所以当用相对压强或者表压强表示的时候，数值前面必须带负号，表示容器内部压强比外部压强低。极限绝对压强：绝对压强即所测内部压强比&理论真空(理论真空压强值为0Pa)&高多少压强。它所比较的对象为理论状态的绝对真空压强值。由于工艺所限，我们无论如何都不能将内部压强抽到绝对真空0Pa这个数值，因此，真空泵所抽的真空值比理论真空值要高。所以当用绝对真空表示时，数值前面无负号。抽气量：抽气量是真空泵抽速的一个衡量因素。一般单位用L/S和m3/h来表示。是弥补漏气率的参数。不难理解，理论下抽一个相同体积的容器，为什么抽气量大的真空泵很容易抽到我们所需的真空度，而抽气量小的真空泵很慢甚至无法抽到我们想要的真空度?因为管路或者容器始终不可能做到绝对不漏气，而抽气量大的弥补了漏气所带来的真空度下降的因素，所以，大气量的很容易抽到理想真空度值。这里建议，在计算出理论抽气量的情况下，我们尽量选择高一级的抽气量的真空泵。抽气量具体计算公式以下会介绍。清楚了真空度、绝对压强、相对压强这几个真空泵的基础参数后，我们就可以进入真空泵的正式选型。1、工艺要求达到的真空度真空泵的工作压力应该满足工艺工作压力要求，选型时真空度要高于真空设备真空度的半个到一个数量级。(如：真空工艺要求100pa(绝对压力)的真空度，选用真空泵的真空度至少要50pa-10pa)。一般如果要求绝对压强高于3300Pa，则优先选择水环式真空泵作为真空装置，如果绝对压强要求低于3300Pa，则不能选择水环式真空泵，选择旋片式真空泵或更高真空级别的真空泵作为真空获得装置。2、工艺要求的抽气量(抽气速率:真空泵要求抽气速率(也就是要求真空泵在其工作压力下，排出气体、液体，固体的能力)，一般单位：m3/h，L/S,m3/min。具体计算方法可以参考下面公式自行计算选型。当然，真空泵的选型是一个综合过程，涉及到相关经验等因素。　　S=(V/t)&ln(P1/P2)　　其中：S为真空泵抽气速率(L/s)　　V为真空室容积(L)　　t为达到要求真空度所需时间(s)　　P1为初始压强(Pa)　　P2为要求压强(Pa)3、判定被抽物体的成分第一、被抽物体是气体、液体还是颗粒，如果被抽气体中含有水汽或少量颗粒性和粉尘等杂质，慎选旋片式真空泵，如果真空度要求较高，则应加过滤装置加以过滤方能使用旋片式真空泵做真空获得设备。第二、要知道被抽物体是否有腐蚀(酸性还是碱性，PH值是多少?)，若含有酸碱腐蚀或有机腐蚀等因素的气体，应过滤或中和处理才能选旋片式真空泵。第三、被抽物体是否对橡胶或者油品有污染?针对不同的被抽介质要选用相应的真空设备，如果气体中含有大量蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应该考虑在泵的进气口管路上安装相应的辅助设备，如冷凝器，过滤器等(具体联系我们相应技术工程人员)。第四、 真空泵的噪音，振动，美观的对工厂是否有影响。第五、俗话说，便宜没好货。购买真空泵和真空设备时，还应优先考虑设备的质量、运输及其维修和保养费用等。
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503 Service Temporarily Unavailable制冷系统抽真空的具体方法（两种）
　　抽真空是生产或维修过程中，充注前的一个必不可少的重要工序。即用与制冷系统管路相连接（一般是高低压侧同时连接）,将系统管路中的不凝性气体和水分等排除的过程。　　作用　　⒈除去系统中的不凝性气体:不凝性气体的存在会使系统冷凝压力升高，排气温度升高，影响制冷效果;还可能导致润滑油高温下碳化,危害压缩机的正常运行，甚至烧坏压缩机电机。　　⒉除去系统中的水分：水分是制冷系统中的最大杀手(特指蒸气压缩式制冷循环中的氟利昂系统)；首先，润滑油与水分作用会生成酸，会腐蚀系统，同时会造成“铜镀”现象，损坏压缩机；同时，水分会造成阀口或毛细管内结冰，出现“冰堵”。　　制冷系统抽真空操作应在系统清洗、排污和试压检漏后进行。抽真空既可以进一步对系统进行气密性检查，又可以排除系统中的空气、水分和其他不凝性气体，为系统充注制冷剂做好准备。　　抽真空应用真空泵进行。对于使用中、小型开启式、半封闭式压缩机的小型制冷系统在没有真空泵的情况下，也可利用系统本身的压缩机抽气，设备制造厂家提供的产品使用说明书中禁止使用本机抽气的除外。　　一、用真空泵抽真空的操作方法&　　1)关闭系统与外界相通的阀门(如充注阀、放空气阀等)，打开系统内部所有连通的阀门。　　2)旋下排气阀的旁通孔螺塞，打开旁通孔道，并将真空泵接上。　　3)起动真空泵进行抽气，系统中的空气很难抽尽，为了达到一定的真空度，拙真空要分数次进行，其间隔l0min左右，以使系统内的压力均衡。氨系统抽真空的剩余压力应小于7.999kPa(60mmHg);氟利昂系统的剩余压力应小于1.333kPa(10mmHg)。　　4)真空度达标后，先关闭旁通孔道，再停真空泵，并拆下抽气管，旋上排气阀旁通孔螺塞。　　5)抽真空后应保持24h，系统内升压不超过666.61Pa(5mmHg)为合格。若压力上升较快，则应及时查明原因并加以消除。　　二、用本身的压缩机抽真空的操作方法&　　1)关闭吸气阀、排气阀，旋下排气阀的旁通孔螺塞，装上排气管，打开旁通孔道，以便排放空气。　　2)关闭系统中通大气的阀门(如充注阀、放空气阀等)，打开系统中其他所有阀门。　　3)系统的若为水冷冷凝器，则应放尽冷凝器中的冷却水，否则会因冷却水温度较低而使系统内的水分不易蒸发，难以被抽尽。　　4)将油压控制器和低压控制器的接点强迫常通，起动压缩机，待油压正常后慢慢打开吸气阀，将能量调节装置放在最小一挡。由于的排空阀通径较小，故开始时吸气阀不能开得很大，能量调节装置也不能放茬高挡，随着系统内压力降低，可逐渐开大吸气阀并逐步加载，增加吸气量。在抽气过程中，制冷压缩机的油压最低不得低于50kPa。　　5)抽真空应采用间断抽空法，在压缩机连续抽气至听不到气流声时，将排气管浸入冷冻机油杯中，观察管口冒泡情况。若5min内无气泡冒出，可认为系统内气体已基本抽完。若排气管口长时间有气泡冒出，则说明压缩机本身或系统有泄漏，应检查排除。　　检查时，先关闭压缩机的吸气阀，检查压缩机本身是否泄漏。若压缩机不漏，则盛油容器里就不出现气泡，同时也说明是系统里有毛病;若压缩机有漏，气泡就会连续产生，这往往是轴封不密合所造成的。如果气泡开始时较大，然后逐渐变小，气泡出现的间隔时间也越来越长，这说明轴封从不密合到逐渐密合。若发现管端(插入面不深的情况下)出现冷冻机油反复吸进吐出的现象，将管端插到油内深处就看不到此现象，这种情况一般是由阀片不密合所致，经重负荷使用后会有一定好转。勺抽好真空后，应先关闭排空孔道，然后再停机，以防止停机后因阀片的不密合而出现空气倒流现象。　　三、注意事项&　　1)当真空度抽至8.659kPa时，压缩机的油压已经很低，不能再继续抽真空。　　2)在使用本身的压缩机抽真空的过程中，假如压缩机自身带润滑油泵时，则随着系统内真空度的提高会使润滑油泵工作条件恶化，引起机器运动部件的损坏，所以当油压(指压差)小于26.7kPa时，应立即停机。　　3)抽真空结束后要对压缩机进行拆洗，更换新的润滑油。
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压榨部真空系统配置的优化
纸机压榨部分的生产效益与能耗有很大的关系，而真空系统的能耗又在压榨部的总能耗中占相当大的比例，因此合理设置压榨部真空系统，优化真空系统的配置，是造纸机提供高效节能的重要途径。
1）真空吸移辊和真空吸移箱
真空吸移辊和真空吸移箱的主要作用是帮助纸幅顺利从网部转移到压榨部，目前多采用吸移辊（箱）通过毛毯与纸幅相接触的形式，抽气量不宜过高，真空度维持在30~50kPa。
2）脱水真空箱
压榨部用真空箱有真空吸移箱、真空脱水箱和真空洗涤箱，因其作用不同，对其技术参数和要求上存在必然的差异。
毛毯的结构设计应满足纸机的要求，出毛毯吸水真空箱后毛毯中水分含量一般是毛毯自身重量的1/3左右，过大的真空配置对毛毯中水分的减少帮助不大，反而会加剧毛毯的磨损。毛毯吸水箱缝宽最小应控制12mm左右，以免纤维搭桥、堵塞、吸缝，最大不宜超过20mm，以免毛毯被吸入缝内加剧毛毯磨损。脱水真空箱一般用在压区之前，造纸毛毯的反面，其作用除了吸取毛毯中从湿纸页转移来的水分之外，还有将湿纸页平整均匀的吸附在毛毯的表面，防止其进入压区时出现鼓泡折皱现象。毛毯吸水箱真空度一般在30~40kPa。
3）毛毯洗涤真空箱
毛毯洗涤真空箱为毛毯回程中专门用于其洗涤和控制含水量的真空箱。毛毯洗涤真空箱分为低压真空箱和高压真空箱两种。造纸机车速较低时，一般采用单箱双缝洗涤真空箱就足够了。当车速大于600，生产较高档的纸时，为强化毛毯清洗，可同时使用低压真空箱和高压真空箱，低压真空箱为双缝开口，开口宽度在12~18mm，真空度在20~30kPa；高压真空箱为单缝开口，开口宽度在10~16mm，真空度在20~40kPa。
4）真空压榨辊
真空压榨和真空复合压榨是造纸机的主要压榨型式之一，它以脱水效率比普通平辊压榨、沟纹压榨效率高而被广泛应用到造纸机上。一般上下辊真空压榨的真空辊有一个真空室宽度约在10~15cm范围；真空复合压榨辊一般有两个真空室，一道低压真空室，一道高压真空室，低压真空室的真空度一般在30~40 kPa，高压真空室的真空度一般在40~60 kPa。真空度的大小是由造纸机的压榨脱水状态来确定，真空度太大，纸面容易出现真空印痕以及造纸毛毯脱毛磨损过重、能耗浪费等问题；真空度太小，则不能充分发挥真空压榨的脱水特性。
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